Transfer de informații mai rapid și mai eficient prin oxidare antiferomagnetică

Un curent electric excită suprapunerea a doi magnoni cu polarizare liniară (indicată de săgețile roșii și albastre). Ulterior, energia este transportată prin izolatorul antiferromagnetic. Aceasta poate fi detectată ca tensiune electrică. Credit: Ill. / ©: Andrew Ross, JGU

Fizicienii folosesc oxid antiferromagnetic pentru a transporta informații pe distanțe mari la temperatura camerei.

Indiferent dacă este vorba de smartphone-uri, laptopuri sau mainfram-uri: transmiterea, procesarea și stocarea informațiilor se bazează în prezent pe o singură clasă de material, așa cum se făcea în primele zile de calcul în urmă cu aproximativ 60 de ani. Cu toate acestea, o nouă clasă de materiale magnetice ar putea ridica tehnologia informației la un nou nivel. Izolatorii antifomagnetici permit viteze de calcul care sunt de o mie de ori mai rapide decât electronica convențională, cu încălzire semnificativ mai mică. Componentele ar putea fi ambalate mai mult împreună și, prin urmare, modulele logice ar putea fi reduse, ceea ce a fost limitat până acum din cauza încălzirii crescute a componentelor actuale.

Transfer de informații la temperatura camerei

Până acum, problema a fost că transferul de informații în izolatorii antifomagnetici a funcționat doar la temperaturi scăzute. Dar cine vrea să pună smartphone-urile în congelator, astfel încât să îl poată folosi? Fizicienii de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz (JGU) au reușit să elimine acest deficit, alături de experimentatori din laboratorul CNRS / Thales, CEA Grenoble și Laboratorul Național de Câmp din Franța, precum și teoreticieni de la Centrul pentru Spintronica cuantică. (QuSpin) la Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie. „Am reușit să transmitem și să procesăm informații într-un izolator antiferromagnetic standard la temperatura camerei și să facem acest lucru la distanțe suficient de mari pentru a permite procesarea informațiilor”, a spus Andrew Ross, un om de știință al JGU. Cercetătorii au folosit oxid de fier (α-Fe2O3), componenta principală a oxidului, ca izolator antiferromagnetic, deoarece oxidul de fier este răspândit și ușor de fabricat.

Transferul de informații în izolatorii magnetici este posibil datorită excitațiilor de ordin magnetic cunoscute sub numele de magnoni. Acestea se mișcă ca undele prin materiale magnetice, similar cu modul în care undele se mișcă prin suprafața apei unui iaz după ce o piatră a fost aruncată asupra lor. Anterior, se credea că aceste unde ar trebui să aibă polarizare circulară pentru a transmite informații eficient. În oxidul de fier, această polarizare circulară are loc doar la temperaturi scăzute. Cu toate acestea, echipa internațională de cercetare a reușit să transmită magnoni pe distanțe excepțional de mari chiar și la temperatura camerei. Dar cum a funcționat acest lucru? „Ne-am dat seama că în anti-magneții monoplan, doi magnoni cu polarizare liniară se pot suprapune și migra împreună. Se completează reciproc pentru a forma o polarizare aproximativ circulară “, a spus dr. Romain Lebrun, cercetător la CNRS / Thales Joint Laboratory din Paris, care a lucrat anterior la Mainz.” Posibilitatea utilizării oxidului de fier la temperatura camerei îl face o curte. ideal pentru dezvoltarea de dispozitive spintronice ultrarapide bazate pe izolatori antiferromagnetici “.

Atenuarea extrem de redusă permite o transmisie eficientă a energiei

O problemă importantă în procesul de transfer de informații este cât de repede se pierd informațiile pe măsură ce se deplasează prin materiale magnetice. Acest lucru poate fi înregistrat cantitativ cu valoarea amortizării magnetice. „Oxidul de fier examinat are una dintre cele mai scăzute atenuări magnetice înregistrate vreodată în materialele magnetice”, a explicat profesorul Mathias Kläui de la JGU Institute of Physics. „Anticipăm că tehnicile cu câmp magnetic ridicat vor demonstra că alte materiale antiferromagnetice au o atenuare la fel de mică, ceea ce este crucial pentru dezvoltarea unei noi generații de dispozitive spintronice. Urmărim astfel de tehnologii magnetice reduse într-o colaborare pe termen lung cu colegii noștri QuSpin din Norvegia și sunt încântat să văd că o altă lucrare interesantă a ieșit din această colaborare ”.

Referință: „Transportul la distanță al rotației prin tranziția fazei Morin la temperatura camerei în cristale simple de amortizare ultra-scăzută a magnetului α-Fe anti-fier2O3”De R. Lebrun, A. Ross, O. Gomonay, V. Baltz, U. Ebels, A.-L. Barra, A. Qaiumzadeh, A. Brataas, J. Sinova și M. Kläui, 10 decembrie 2020, Comunicări despre natură.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20155-7

Cercetarea a fost publicată recent în Comunicări despre natură și a fost finanțat de programul de cercetare și inovare UE Orizont 2020, Fundația germană de cercetare (DFG) și Consiliul norvegian de cercetare.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.